KR20230053671A - 정제 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 고품질의 제품을 얻는 방법을 제공한다. 본 발명은, 결정을 정제하는 정제 장치로서, 해당 정제 장치는, 결정을 포함하는 순환 슬러리의 발출구 및 발출한 결정의 융해액을 포함하는 순환액의 반송구가 마련된 액압식 세정 칼럼, 결정을 포함하는 슬러리를 액압식 세정 칼럼에 공급하는 파이프, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를 여과하는 필터, 해당 필터에 접속되는, 모액을 발출하는 파이프 및 해당 발출구로부터 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 설비를 포함하여 구성되고, 해당 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 이상인 정제 장치이다.
Description
본 발명은, 정제 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는, 정제 장치, 화합물의 제조 방법 및 화합물의 정제 방법에 관한 것이다.
정제 장치는, 예를 들어 수지의 원료 등으로서 사용되는, (메트)아크릴산 등의 중합 용이성 화합물을 정제하기 위해, 공업적으로 널리 이용되고 있다. 불순물이 더 저감된 고품질의 화합물을 얻는 것이 요구되고 있고, 그것을 위한 더 우수한 정제 장치가 다양하게 검토되고 있다.
공업상, 화합물의 정제 전의 조제 화합물의 대부분은, 연속식의 정제 공정을 거침으로써 정제되어 있다. 예를 들어, 원료 가스를 접촉 기상 산화 반응시켜 얻어진 아크릴산 함유 가스를, 포집, 정석 정제하고, 잔류 모액에 포함되는 아크릴산의 마이클 부가물을 분해하여 포집 공정으로 복귀시키는 아크릴산의 제조 방법이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
상기 정제 공정에서는, 고액 분리 장치로서, 액압식 세정 칼럼(HWC〔Hydraulic wash column〕) 등의 세정 칼럼이 사용되는 경우가 있다. 종래의 세정 칼럼을 사용한 정제 방법 등이, 특허문헌 2 내지 5에 개시되어 있다. 또한, 이들 세정 칼럼은, 그 내부에, 세정 칼럼 내의 슬러리를 여과하고, 모액을 발출하여 회수하기 위한 필터관을 포함하는 것이다.
상기한 바와 같이 화합물을 제조하기 위한, 더 우수한 정제 장치가 요구되고 있고, 고품질의 제품(화합물)을 얻는 것이 요망되고 있었다. 본 발명은 상기 현 상황을 감안하여 이루어진 것이고, 고품질의 제품을 얻는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명자들은, 정제 장치에 대하여 검토하여, 세정 효율이 높은 액압식 세정 칼럼에 착안했다. 그리고, 액압식 세정 칼럼 내의, 결정을 포함하는 슬러리를 여과하는 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리를, 1000㎜ 이상으로 함으로써, 불순물, 특히 목적 화합물이 아크릴산인 경우에는 고용체 불순물인 아세트산, 프로피온산 등이, 필터 하단에서 융해와 재응고됨으로써, 그 분리 효율을 더 높일 수 있어, 고품질의 제품을 얻을 수 있는 것을 알아내어, 본 발명에 도달한 것이다.
즉, 본 발명은, 결정을 정제하는 정제 장치로서, 해당 정제 장치는, 결정을 포함하는 순환 슬러리의 발출구 및 발출한 결정의 융해액을 포함하는 순환액의 반송구가 마련된 액압식 세정 칼럼, 결정을 포함하는 슬러리를 액압식 세정 칼럼에 공급하는 파이프, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를 여과하는 필터, 해당 필터에 접속되는, 모액을 발출하는 파이프 및 해당 발출구로부터 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 설비를 포함하여 구성되고, 해당 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 이상인 정제 장치이다.
또한, 상술한 특허문헌 2 내지 4에는, 필터의 하단으로부터, 세정 칼럼 내의 저면에 걸쳐서 배치되는, 필터관 디스플레이서의 길이가 개시되어 있지만, 당해 길이는, 최대 500㎜로 매우 짧은 것이었다.
본 발명의 정제 장치에 의하면, 고품질의 제품을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 정제 장치의 사용 상태를 예시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 정제 장치의 사용 상태를 예시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 정제 장치의 사용 상태를 예시하는 모식도이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
또한, 이하에 있어서 기재하는 본 발명의 개개의 바람직한 특징을 2개 이상 조합한 것도 또한, 본 발명의 바람직한 형태이다.
이하에 있어서는, 우선, 본 발명의 정제 장치에 대하여 기재한다. 이어서, 본 발명의 화합물의 제조 방법, 본 발명의 화합물의 정제 방법에 대하여 차례로 설명한다.
(본 발명의 정제 장치)
본 발명의 정제 장치는, 결정을 포함하는 순환 슬러리의 발출구 및 발출한 결정의 융해액을 포함하는 순환액의 반송구가 마련된 액압식 세정 칼럼, 결정을 포함하는 슬러리를 액압식 세정 칼럼에 공급하는 파이프, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를 여과하는 필터, 해당 필터에 접속되는, 모액을 발출하는 파이프 및 해당 발출구로부터 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 설비를 포함하여 구성되고, 해당 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 이상이다.
본 발명의 정제 장치는, 필터의 하단으로부터, 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 이상인 것에 의해, 해당 액압식 세정 칼럼 내에 있어서의 필터보다 하측에서의 결정 바닥의 공간 속도가 적절하게 억제된 것이 되고, 바꿔 말하면, 필터보다 하측에서의 결정 바닥의 체류 시간이 충분히 긴 것이 되어, 불순물의 분리 효율이 우수하다고 생각된다.
상기 거리는, 1500㎜ 이상인 것이 바람직하고, 2000㎜ 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한 본 발명의 정제 장치에 있어서, 상기 필터의 하단으로부터, 상기 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리는, 1000㎜ 이상인 한 특별히 한정은 없지만, 장치 규모나 효율을 고려하면, 10000㎜ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 8000㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 7000㎜ 이하이고, 특히 바람직하게는 6000㎜ 이하이다.
상기 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이는, 액압식 세정 칼럼의 사용 상태에 있어서의, 액압식 세정 칼럼 내의 저면 전체의 평균 높이를 말한다.
상기 필터의 하단으로부터, 상기 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리는, 액압식 세정 칼럼 내에 필터가 복수 있는 경우는, 어느 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리로 할 수 있지만, 가장 하측에 있는 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리로 하는 것이 바람직하다.
상기 필터에 접속되는, 모액을 발출하는 파이프는, 통상, 필터의 상측에 배치된다. 발출한 모액은, 리사이클할 수 있고, 이로써 화합물의 수율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 발출한 모액은, 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정 슬러리의 일부로 할 수 있다.
상기 필터는, 그 재질에 특별히 한정은 없고, 예를 들어 스테인리스 등의 금속으로 구성되는 것, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 등의 수지로 구성되는 것으로 할 수 있고, 후자가 바람직하다. 또한, 상기 파이프는, 그 재질에 특별히 한정은 없고, 예를 들어 금속 또는 합금으로 구성되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 정제 장치는, 상기 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를 여과하는 필터에 접속되는, 더미 파이프를 더 포함하고 있어도 된다.
상기 더미 파이프는, 통상, 필터의 하측에 배치된다. 또한, 상기 더미 파이프는, 그 재질에 특별히 한정은 없지만, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 퍼플루오로알콕시알칸(PFA) 등의 수지로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 더미 파이프를 더 포함함으로써, 필터의 하부의 결정이 쌓이기 어려운 부분을 배제하고, 그 결과, 결정 바닥을 균일·견고하게 형성시킬 수 있다.
상기 더미 파이프의 길이는, 적절히 설정하면 되지만, 1000㎜ 이상인 것이 바람직하고, 1500㎜ 이상인 것이 보다 바람직하고, 2000㎜ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 더미 파이프의 길이는, 장치 규모나 효율을 고려하면, 10000㎜ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 8000㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 7000㎜ 이하이고, 특히 바람직하게는 6000㎜ 이하이다. 또한, 상기 필터 하단으로부터 상기 액압식 칼럼의 저면 부근까지를 더미 파이프로 하는 것이 바람직하다.
상기 액압식 세정 칼럼의 본체 또는 주변에는, 온도계(다점식 등), 압력계, 계면계(광학식 등) 등의 계장 기기류를 마련해도 된다.
또한 상기 액압식 세정 칼럼 자체가, 온도 조절된 케이싱 속(크게는 건물 내 등)에 있어도 된다.
본 발명의 정제 장치는, 상기 액압식 세정 칼럼에 있어서의 결정을 더 포함하는 순환 슬러리의 발출구와 상기 융해하는 설비를 접속하는 발출 라인 및 당해 융해하는 설비와 상기 액압식 세정 칼럼에 있어서의 상기 반송구를 접속하는 반송 라인을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 발출 라인은, 상기 액압식 세정 칼럼의 저면 부근에 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 정제 장치의 사용 시에 있어서, 해당 발출 라인, 해당 반송 라인을, 순환 슬러리 또는 융해액을 포함하는 순환액이 순환한다. 본 명세서 중, 이 순환 경로를 멜트 루프라고도 한다.
순환 경로 중, 순환 슬러리가 흐르는 부분은, 순환액에 액압식 세정 칼럼의 결정이 도입되어 순환 슬러리가 되고 나서, 순환 슬러리에 포함되는 결정이 융해될 때까지의 부분이다. 예를 들어, 상술한 멜트 루프에 있어서, 액압식 세정 칼럼의 저부에 있어서의, 반송구(25)로부터 반송된 순환액이, 액압식 세정 칼럼 내에서 결정과 혼합됨으로써 순환 슬러리가 되고, 순환 슬러리의 발출구(20)와 융해하는 설비(22) 사이의 경로(발출 라인(21))를 유통한다.
본 발명의 정제 장치는, 액압식 세정 칼럼 내의 결정 바닥으로부터 결정을 발출하는 기구를 포함하는 것이 바람직하다.
결정 바닥으로부터 결정을 발출하는 기구는, 특별히 한정되지는 않고, 일본 특허 공표 제2005-509009호 공보에 기재되는 로터 블레이드 또는 스크레이퍼, 유럽 특허 제1469926호 명세서에 기재되는 액동압에 의한 기구 등을 들 수 있고, 이것들 중 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 상기 로터 블레이드 또는 스크레이퍼를 사용하는 경우는, 회전수 20 내지 60rpm이 바람직하고, 재질로서는 스테인리스 등의 금속인 것이 바람직하다.
상기 융해하는 설비로서는, 통상은 가열기가 사용된다. 가열기로서는, 결정을 포함하는 슬러리에 효율적으로 열을 전달하는 구조, 예를 들어 수직 다관식 열교환기, 수평 다관식 열교환기, 이중관식 열교환기, 스파이럴 열교환기, 플레이트 열교환기, 사관식 열교환기, 전기 히터 등을 들 수 있다. 당해 가열기는, 멜트 루프 중에 마련되어, 순환 슬러리(융해 후에는 순환액)는 멜트 루프 중에 마련된 펌프에 의해 순환하는 강제 순환식인 것이 바람직하다.
본 발명의 정제 장치는, 또한, 결정을 융해하는 설비에서 얻어지는 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 기구(반송 기구)를 포함하고 있어도 된다.
상기 반송 기구는, 상기 순환액의 일부를, 순환액의 다른 부분과 나누어, 액압식 세정 칼럼으로 반송하기 위해 사용되는 기구이면 되고, 예를 들어 상기 융해되는 설비와 상기 반송구를 접속하는 반송 라인으로부터 분기되고, 제품 발출구에 접속되는 제품 발출 라인이 있는 경우에, 해당 분기로를 들 수 있다. 해당 분기로로서는, 예를 들어 T자로(정자로)를 들 수 있다.
상기 반송 기구는, 그 중에서도, 결정을 융해하는 설비에서 얻어지는 융해액을 포함하는 순환액의 일부를, 그 적어도 일부가 결정을 세정하는 세정액이 되도록, 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 기구인 것이 바람직하다.
상기 반송구는, 순환액을 상향으로 반송할 수 있도록, 액압식 세정 칼럼의 저부에 마련된 것인 것이 바람직하다. 상기 반송 기구는, 예를 들어 상기 분기로와, 액압식 세정 칼럼의 저부에 마련된 반송구의 조합이어도 된다.
본 발명의 정제 장치는, 제품 발출구를 더 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 정제 장치는, 상기 융해하는 설비와 상기 반송구를 접속하는 반송 라인으로부터 분기되는 제품 발출 라인 및 제품 발출 라인과 접속되어 있는 제품 발출구를 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.
도 1에, 본 발명의 정제 장치의 일례를 나타낸다. 결정을 포함하는 슬러리(11a)가, 액압식 세정 칼럼(1) 내에, 결정을 포함하는 슬러리를 액압식 세정 칼럼에 공급하는 공급 라인(11)(파이프(4)를 포함함)을 통해 공급되고, 도시하고 있지 않지만, 결정이 액압식 세정 칼럼(1)의 하부에 퇴적되어, 결정 바닥을 형성한다. 액압식 세정 칼럼(1) 내에, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를 여과하는 필터(2) 및 해당 필터에 접속되는, 모액을 발출하는 파이프(3)가 마련되어 있고, 결정을 포함하는 슬러리로부터 모액(12)을 회수·재이용할 수 있다.
또한 액압식 세정 칼럼(1)의 저부로부터, 액압식 세정 칼럼(1)의 저부를 통과하는 멜트 루프를 순환하고 있는 순환액과 함께 결정이 발출되고, 결정을 포함하는 순환 슬러리로서, 순환 슬러리의 발출구(20)와 융해하는 설비(22)를 접속하는 발출 라인(21)을 통해 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 설비(22)로 이송된다. 융해하는 설비(22)에서 융해되어 얻어진 융해액을 포함하는 순환액은, 그 일부가, 융해하는 설비(22)와 상기 반송구(25)를 접속하는 반송 라인(24)을 통해, 액압식 세정 칼럼(1) 내로 반송되고, 반송된 순환액의 일부가 결정을 세정하는 세정액이 되고, 반송된 순환액의 나머지는 순환 슬러리의 발출구(20)로부터 결정과 함께 발출되어 멜트 루프를 재순환한다. 또한, 융해하는 설비(22)에서 융해되어 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부는, 정제된 제품(23a)으로서, 반송 라인(24)으로부터 분기되고, 제품 발출구에 접속되는 제품 발출 라인(23)을 통해 정제 장치로부터 발출된다.
본 발명의 정제 장치는, 상기 순환액의 반송량을 제어하는 기구를 더 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 정제 장치는, 상기 순환액의 반송량을 제어하는 기구(제어 기구)를 더 포함함으로써, 예를 들어 상기 순환액의 반송량을 조정할 수 있고, 필요에 따라 불순물의 분리 효율을 우수한 것으로 하여, 제품을 효율적으로 얻을 수 있다.
상기 제어 기구로서는, 예를 들어 상기 반송 기구(분기로) 부분의 라인에 설치한 밸브 등을 들 수 있다.
상기 제어 기구는, 순환액의 반송량을 직접적으로 제어하는 기구여도 되고, 간접적으로 제어하는 기구여도 된다.
상기 제어 기구가, 순환액의 반송량을 직접적으로 제어하는 기구인 경우, 당해 제어 기구로서는, 예를 들어 도 1에 나타낸 반송 라인(24)에 설치한 밸브(도시하지 않음)를 들 수 있다.
또한 상기 제어 기구가, 순환액의 반송량을 간접적으로 제어하는 기구인 경우, 당해 제어 기구로서는, 예를 들어 제품 발출구(도시하지 않음)에 접속되는 제품 발출 라인(23)에 설치한 밸브(도시하지 않음)를 들 수 있다. 제품 발출 라인(23)에 설치한 밸브를 조정함으로써, 결과적으로 반송 라인(24)에 있어서의 순환액의 반송량을 제어할 수 있다.
또한, 제품 발출 라인(23) 및 반송 라인(24)의 양쪽에 밸브를 설치해도 된다.
또한, 결정을 포함하는 슬러리(11a)를 액압식 세정 칼럼에 공급하는 공급 라인(11)(파이프(4)를 포함함), 제품 발출 라인(23), 반송 라인(24)에 유량계를 마련하여, 유량에 따라 상기 밸브를 제어함으로써, 유량을 적절히 조정할 수 있다. 또한, 액압식 세정 칼럼 내에 다점식 온도계를 설치하여, 내온에 따라 상기 밸브를 제어할 수도 있다.
본 발명의 정제 장치는, 상기 발출 라인과, 상기 반송 라인을 접속하는 바이패스 라인을 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 정제 장치는, 상기 발출구와 상기 융해하는 설비를 접속하는 발출 라인, 상기 융해하는 설비와 상기 반송구를 접속하는 반송 라인 및 해당 발출 라인과, 해당 반송 라인을 접속하는 바이패스 라인을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 발출 라인과, 상기 반송 라인을 접속하는 바이패스 라인을 포함함으로써, 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 순환액의 유량과, 융해하는 설비를 순환하는 순환 슬러리 및/또는 순환액의 유량을, 개별로 컨트롤할 수 있기 때문에, 설비 전체를 효율적으로 운전할 수 있어, 고품질의 제품을 더 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 정제 장치는, 상기 바이패스 라인을 포함하는 형태에 있어서는, 바이패스 라인의 유량을 컨트롤하는 분배 기구를 더 포함해도 된다.
상기 분배 기구로서는, 예를 들어 상기 반송 라인 및/또는 상기 바이패스 라인에 설치한 밸브 등을 들 수 있다. 또한, 반송 라인과 바이패스 라인의 T자로 부분에, 유로를 전환하는 밸브(삼방 밸브 등)를 설치해도 된다. T자로 부분에 유로를 전환하는 밸브를 설치한 경우는, 반송 라인 및/또는 바이패스 라인에, 밸브 등을 설치해도 되고, 설치하지 않아도 된다.
상기 분배 기구가, 예를 들어 상기 반송 라인에 있어서의, 반송 라인으로부터 바이패스 라인이 분기되는 분기점과, 반송구를 접속하는 부분(도 2에서는, 124b)에 설치한 밸브인 경우, 당해 밸브를 조정함으로써, 결과적으로 바이패스 라인의 반송량을 제어할 수 있다.
상기 분배 기구가, 상기 바이패스 라인에 설치한 밸브인 경우, 바이패스 라인에 있어서의 순환액의 유량을 직접적으로 제어할 수 있다. 또한, 도 2에서는, 바이패스 라인(126)에 밸브(V)를 설치한 경우를 예시하고 있다.
본 발명의 정제 장치는, 융해하는 설비와 반송 라인으로부터 바이패스 라인이 분기되는 분기점을 접속하는 부분(도 2의 124a), 반송 라인으로부터 바이패스 라인이 분기되는 분기점과 반송구를 접속하는 부분(도 2의 124b) 및 상기 바이패스 라인의 각 유량을 측정하는 장치를 더 마련해도 된다.
상기 유량을 측정하는 장치는, 예를 들어 반송 라인의 소정의 개소나 바이패스 라인에 설치된 유량계이다.
상기 모든 개소(도 2의 124a, 124b, 126)에 유량계를 마련해도 되고, 2개소에서 측정한 유량으로부터 나머지 1개소의 유량을 산출할 수도 있다.
상기 발출 라인, 상기 반송 라인 및 상기 바이패스 라인은, 가열 기구를 구비하고 있어도 되고, 가열 기구를, 상기 모든 라인에 구비해도 되고, 어느 라인에 구비해도 된다.
상기 가열 기구로서는, 보온 기구를 포함하고, 물 등의 열매(熱媒)를 사용한 재킷, 증기 트레이스, 전기 히터 등을 들 수 있고, 이것들 중 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
상기 가열 기구에 의한 가열 온도는, 상기 화합물의 융점에 따라 적절히 설정하면 되지만, 예를 들어 10 내지 100℃의 범위 내에서 적절히 조정할 수 있다.
예를 들어 상기 화합물이 (메트)아크릴산인 경우는, 상기 가열 기구에 의한 가열 온도는, 15℃ 이상인 것이 바람직하고, 18℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 해당 가열 온도는, 50℃ 이하인 것이 바람직하고, 40℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
상기 가열 기구에 의한 가열 온도는, 상기 가열 기구에 있어서의 가열 온도이고, 해당 가열 기구에 열매를 공급하여 가열하는 경우는, 해당 열매의 온도이다.
본 발명의 정제 장치가 포함하는 액압식 세정 칼럼은, 그 크기는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 그 칼럼 내(결정실 내)의 내경이 30 내지 2000㎜인 것이 바람직하다. 또한 그 높이가 1500 내지 15000㎜인 것이 바람직하다.
본 발명의 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를 여과하는 필터는, 그 크기는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 그 내경이 10 내지 30㎜인 것이 바람직하다. 또한 그 높이가 20 내지 300㎜인 것이 바람직하다.
상기 필터는, 예를 들어 원형의 구멍이나 슬릿(커팅), 직사각형의 구멍이 다수 마련된 것을 들 수 있다. 또한, 그 형상은 특별히 한정되지는 않지만, 파이프와 마찬가지의 형상, 예를 들어 원기둥 형상 등을 들 수 있다.
필터의 구멍 형상이 원형인 경우, 그 직경은, 결정의 사이즈에 따라 적절히 조정하면 되지만, 예를 들어 50 내지 500㎛인 것이 바람직하다. 또한, 그 구멍수로서는 특별히 한정은 없고, 예를 들어 압력 손실 등에 따라 조정하면 된다.
상기 필터에 접속되는, 모액을 발출하는 파이프는, 통상, 필터의 상측에 배치된다.
상기 필터에 접속되는, 모액을 발출하는 파이프는, 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 공업적 규모의 액압식 세정 칼럼에 있어서는, 액압식 세정 칼럼 단면적 1㎡당 50 내지 350개의 파이프가 병렬로 접속된 것인 것이 바람직하다.
본 발명의 정제 장치는, 상기 액압식 세정 칼럼의 외벽면을 가열하는 기구를 더 포함하고 있어도 된다.
상기 액압식 세정 칼럼의 외벽면을 가열하는 기구로서는, 특별히 한정되지는 않지만, 열매나, 증기 트레이스, 전기 트레이스, 칼럼의 환경 온도를 조정하는 공지의 가열기 등을 들 수 있고, 예를 들어 열매 등에 의해 상기 액압식 세정 칼럼의 일부를 가열하여 행하는 것이어도 되지만, 상기 액압식 세정 칼럼의 실질적으로 전체를 가열하여 행하는 것(재킷식)인 것이 바람직하다.
상기 가열하는 기구가, 예를 들어 재킷식인 경우, 그 재질은 특별히 한정되지는 않고, 금속(예를 들어, SUS, 탄소강〔Carbon steel〕)제여도 되고, 수지제여도 된다.
상기 재킷의 외측에는, 보온재나 트레이스 등을 더 설치하는 것도 가능하다.
상기 재킷의 구조는, 특별히 한정되지는 않는다.
상기 재킷 내부에는, 특별히 한정되지는 않지만, 배플 등, 열전달을 촉진하는 구조가 마련되어 있어도 된다.
상기 재킷의 평균 두께(열매가 흐르는 부분의 공간의 폭)는, 예를 들어 5 내지 200㎜인 것이 바람직하다.
상기 재킷의 액압식 세정 칼럼의 벽면을 통한 열류속은, 100W/㎡ 초과가 바람직하고, 200W/㎡ 초과가 보다 바람직하고, 500W/㎡ 초과가 더욱 바람직하다.
상기 재킷의 액압식 세정 칼럼의 벽면을 통한 열류속은, 그 상한값은 특별히 한정되지는 않지만, 통상은 4000W/㎡ 이하이다.
또한, 상기 화합물의 융점과 상기 재킷에 공급되는 열매의 온도차는, 1℃ 이상이 바람직하고, 2℃ 이상이 보다 바람직하고, 5℃ 이상이 더욱 바람직하다. 또한 그 상한값은 특별히 한정되지는 않지만, 통상은 20℃이다.
상기 재킷의 측면벽에, 사이트 글래스(감시창)나 핸드홀(메인터넌스 시에 내부에 손을 넣기 위한 구멍)을 마련해도 된다. 그 경우는, 이것들을 커버로 덮을 수 있다. 사이트 글래스나 핸드홀을 마련하는 경우, 그 설치수에 한정은 없다.
또한, 상기 열매로서는, 특별히 한정되지는 않고, 물, 부동액, 메탄올수(메탄올 수용액), 가스 등을 들 수 있다. 상기 열매는, 정제하는 화합물의 응고점 등을 고려하여 적절히 선택하면 된다.
결정을 포함하는 슬러리를 액압식 세정 칼럼에 공급하는 파이프나, 파이프의 선단에 접속되어 있어도 되는 공급 노즐(슬러리 공급구)은, 그 수는 특별히 한정되지는 않고, 1개여도 되고, 복수여도 된다(도 1, 도 2에서는, 결정을 포함하는 슬러리를 액압식 세정 칼럼에 공급하는 파이프가 1개인 경우를 나타내고 있다.).
상기 공급 노즐은, 그 선단에, 슬러리를 분산시키는 분산 기구를 갖고 있어도 된다.
상기 액압식 세정 칼럼은, 분산실이나, 중앙 배출체(일본 특허 공표 제2005-509010호 공보 참조.)를 더 포함하고 있어도 된다.
(본 발명의 화합물의 제조 방법)
본 발명은, 화합물의 제조 방법으로서, 해당 제조 방법은, 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를, 액압식 세정 칼럼에 공급하는 공정, 해당 액압식 세정 칼럼으로부터, 결정을 포함하는 순환 슬러리를 발출하고, 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 공정, 해당 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 공정 및 해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를, 필터를 사용하여 여과하고, 해당 필터에 접속되는 파이프를 사용하여 모액을 발출하는 공정을 포함하고, 해당 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 이상인 화합물의 제조 방법이기도 하다.
본 발명의 화합물의 제조 방법에서는, 상기 필터의 하단으로부터, 상기 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리를 특정함과 함께, 또는 그 대신에, 상기 액압식 세정 칼럼 내에 있어서의 해당 필터보다 하측에서의 결정 바닥의 공간 속도(SV: Space velocity)를 특정해도 된다.
예를 들어, 본 발명은, 화합물의 제조 방법으로서, 해당 제조 방법은, 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를, 액압식 세정 칼럼에 공급하는 공정, 해당 액압식 세정 칼럼으로부터, 결정을 포함하는 순환 슬러리를 발출하고, 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 공정, 해당 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 공정 및 해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를, 필터를 사용하여 여과하고, 해당 필터에 접속되는 파이프를 사용하여 모액을 발출하는 공정을 포함하고, 해당 액압식 세정 칼럼 내에 있어서의 해당 필터보다 하측에서의 결정 바닥의 공간 속도(1/h)가 1 이상 20 이하인 화합물의 제조 방법이기도 하다.
상기 액압식 세정 칼럼 내에 있어서의 상기 필터보다 하측에서의 결정 바닥의 공간 속도(1/h)는, 해당 필터의 하단이 있는 높이로부터, 액압식 세정 칼럼에 마련된 결정을 포함하는 순환 슬러리의 발출구로부터 결정이 발출될 때까지의, 결정 바닥의 공간 속도를 말한다. 즉, 당해 공간 속도(1/h)는, 액압식 세정 칼럼 내에 있어서의, 상기 필터의 하단의 높이로부터, 액압식 세정 칼럼 내의 저면까지의 체적(㎥)에 대한, 결정의 유량(㎥/h)을 나타낸다고도 할 수 있다.
상기 공간 속도(1/h)는, 예를 들어 액압식 세정 칼럼 측면에 구비된 사이트 글래스로부터 측정된 결정 바닥의 진행 속도와 필터 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리로부터 하기 식 (1)에 의해 계산된다.
공간 속도=결정 바닥의 진행 속도(㎜/h)/액압식 세정 칼럼의 필터 하단으로부터 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리(㎜) (1)
또는, 결정 바닥의 결정과 모액의 중량비가 기지인 물질에 있어서는, 하기 식 (2)에 의해 계산된다.
공간 속도=결정 공급량/결정 바닥의 결정 중량 비율/(결정 밀도×결정 바닥의 결정 중량 비율+모액 밀도×(1-결정 바닥의 결정 중량 비율))/액압식 세정 칼럼의 필터 하단으로부터 칼럼 내의 저면까지의 체적 (2)
또한, 상기 식 (2) 중, 각 양의 단위는 이하와 같다.
결정 공급량(t/h)
결정 바닥의 결정 중량 비율(단위 없음)
결정 밀도(t/㎥)
모액 밀도(t/㎥)
액압식 세정 칼럼의 필터 하단으로부터 칼럼 내의 저면까지의 체적(㎥)
결정 바닥의 결정 중량 비율은, 슬러리의 중량을 1로 했을 때의, 슬러리 중의 결정의 중량의 비율이다. 또한, 결정 바닥은, 액압식 세정 칼럼에 공급되는 슬러리(공급 슬러리)와 달리, 결정 리치의 상태이다. 결정 밀도는, 결정 그 자체의 밀도이다.
상기 공간 속도(1/h)는, 12 이하인 것이 보다 바람직하고, 8 이하인 것이 더욱 바람직하고, 6 이하인 것이 특히 바람직하다.
상기 공간 속도(1/h)는, 1.25 이상인 것이 보다 바람직하고, 1.5 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 화합물의 제조 방법에 있어서, 단위 시간당 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리에 있어서의, 결정 중량에 대한 모액 중량의 비율은, 1 이상인 것이 바람직하고, 1.5 이상인 것이 보다 바람직하고, 2.3 이상인 것이 더욱 바람직하고, 4 이상이 특히 바람직하다.
또한 단위 시간당 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리에 있어서의, 결정 중량에 대한 모액 중량의 비율은, 99 이하인 것이 바람직하고, 32 이하인 것이 보다 바람직하고, 19 이하인 것이 더욱 바람직하다.
예를 들어, 본 발명의 화합물의 제조 방법에 있어서, 단위 시간당 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리에 있어서의, 결정 중량에 대한 모액 중량의 비율이 4 이상 19 이하인 것이 바람직하다.
상기 결정 중량에 대한 모액 중량의 비율이 4 이상이면, 필터의 상부에 퇴적된 결정 바닥을 통액하는 모액의 양이 많아져 당해 결정 바닥 중의 결정 비율이 향상되어, 불순물을 포함하는 모액이 배제되기 쉬워져, 세정 효율이 더 높아진다. 또한, 당해 비율이 19 이하이면, 단위 시간당의 결정 공급량에 대한 모액의 질량이 작아져, 펌프를 콤팩트한 것으로 할 수 있고, 또한 장치 내의 압력이 작아, 장치의 내압성을 더 높일 필요가 없어진다. 또한, 상기 결정 바닥 중의 결정 중량 비율은 50 내지 85％ 정도이다.
또한, 본 명세서 중, 단위 시간당 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리란, 단위 시간(1h) 사이에 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리의 전부를 말한다.
또한 단위 시간당 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리에 있어서의 모액 중량은, 액압식 세정 칼럼으로부터 발출한 모액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 리사이클하는 경우는, 당해 모액의 중량을 포함하는 것이다.
본 발명의 화합물의 제조 방법에 있어서, 상기 공급하는 공정, 상기 융해하는 공정 및 상기 반송하는 공정은, 기본적으로는 정제 대상에 대하여 이 순으로 행해지는 것이다(예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 결정을 포함하는 슬러리(11a)가, 액압식 세정 칼럼(1) 내에, 공급 라인(11)·파이프(4)를 통해 공급된 후, 액압식 세정 칼럼(1)의 저부의 순환 슬러리의 발출구(20)로부터, 결정을 포함하는 순환 슬러리가 발출되고, 순환 슬러리의 발출구(20)와 융해하는 설비(22)를 접속하는 발출 라인(21)을 통해, 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 설비(22)에서 융해된다. 융해하는 설비(22)에서 융해되어 얻어진 융해액을 포함하는 순환액은, 그 일부가, 융해하는 설비(22)와 상기 반송구(25)를 접속하는 반송 라인(24)을 통해, 액압식 세정 칼럼(1) 내로 반송된다. 또한, 그밖의 순환액은, 반송 라인(24)으로부터 분기된 제품 발출 라인(23)을 통해 제품(23a)으로서 정제 장치로부터 발출된다.). 이하에는, 공급하는 공정, 융해하는 공정, 반송하는 공정에 대하여 차례로 설명하고, 이어서, 모액을 발출하는 공정, 그밖의 공정에 대하여 설명한다. 또한, 연속식의 정제 공정에서는, 통상, 정제 장치 전체적으로 보았을 때 각 공정이 동시에 행해지게 된다.
본 명세서 중, 「화합물」은, 본 발명의 제조 방법에서 얻어지는 화합물을 말하고, 본 발명의 제조 방법에 있어서의 원료나 부생성물, 용매를 말하는 것은 아니다. 「화합물」은, 「목적 화합물」 또는 「목적물」이라고 바꿔 말할 수 있다. 본 명세서 중, 「불순물」은, 「화합물」 이외의 성분, 예를 들어 원료나 부생성물, 용매를 말한다.
<공급하는 공정>
상기 공급하는 공정에 있어서, 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를, 액압식 세정 칼럼에 공급한다. 해당 결정을 포함하는 슬러리는, 화합물의 결정과 모액의 현탁액이고, 바꾸어 말하면, 액압식 세정 칼럼에 공급하는 화합물의 결정을 포함하는 슬러리의 액 부분이 모액이다. 또한, 해당 결정을 포함하는 슬러리는, 후술하는 바와 같이, 화합물 함유 용액(예를 들어, (메트)아크릴산 수용액 또는 조 (메트)아크릴산 용액)에 있어서 결정을 생성시켜 얻을 수 있지만, 당해 화합물 함유 용액은, 스스로 조제한 것이어도 되고, 다른 곳으로부터 조달한 것이어도 된다. 또한, 여기서 말하는 화합물 함유 용액에는, 조제 화합물도 포함된다.
상기 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리 중, 결정의 질량 비율은, 1질량％ 이상인 것이 바람직하고, 3질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 5질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
상기 결정의 질량 비율은, 50질량％ 이하인 것이 바람직하고, 40질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 30질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 20질량％ 이하인 것이 특히 바람직하다.
또한, 본 명세서 중, 단순히 「액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리」라고 하는 경우, 당해 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리란, 액압식 세정 칼럼에 공급되기 직전의 결정을 포함하는 슬러리를 말하고, 예를 들어 결정을 포함하는 슬러리를 액압식 세정 칼럼에 공급하는 파이프 내의 결정을 포함하는 슬러리를 말한다.
상기 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리는, 그 모액 중에 상기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 모액으로서는, 상기 화합물, 상기 화합물의 수용액 등을 들 수 있다. 또한, 상기 모액은, 통상, 상기 화합물, 물 이외의 불순물을 포함하는 것이다.
본 발명의 화합물의 제조 방법에 있어서, 상기 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리는, 그 모액 중의 상기 화합물의 순도(질량 비율)가 99질량％ 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 본 발명의 효과가 현저한 것으로 된다.
상기 모액 중의 화합물의 질량 비율은, 98질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 97질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 96질량％ 이하인 것이 특히 바람직하다.
상기 모액 중의 화합물의 질량 비율은, 85질량％ 이상인 것이 바람직하고, 88질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 90질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 화합물은, 융점이 0 내지 80℃인 것이 바람직하고, 1 내지 50℃인 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3 내지 40℃이고, 특히 바람직하게는 5 내지 20℃이다.
또한 상기 융점을 갖는 화합물로서는, 반응성의 이중 결합을 갖는 중합 용이성 화합물인 것이 바람직하다.
그 중에서도, 본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 화합물은, 불포화 카르복실산인 것이 보다 바람직하고, (메트)아크릴산인 것이 더욱 바람직하고, 아크릴산인 것이 특히 바람직하다. 본 명세서 중, (메트)아크릴산은, 아크릴산 및/또는 메타크릴산이다.
상기 모액 중, 물의 질량 비율은, 0.1질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.5질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 1질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
상기 모액 중, 물의 질량 비율은, 8질량％ 이하인 것이 바람직하고, 6질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 4질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 모액 중, 상기 화합물, 물 이외의 불순물의 질량 비율은, 본 발명의 효과가 현저해지는 관점에서, 0.1질량％ 이상인 것이 바람직하고, 0.4질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.8질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
상기 모액 중, 상기 화합물, 물 이외의 불순물의 질량 비율은, 8질량％ 이하인 것이 바람직하고, 6질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 4질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 화합물이 (메트)아크릴산인 경우, 상기 화합물, 물 이외의 불순물로서는, 예를 들어 아세트산, 푸르푸랄 등을 들 수 있다.
이 경우, 상기 모액 중, 아세트산의 질량 비율은, 본 발명의 효과가 현저해지는 관점에서, 0.1질량％ 이상인 것이 바람직하고, 0.3질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.7질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
상기 모액 중, 아세트산의 질량 비율은, 8질량％ 이하인 것이 바람직하고, 6질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 4질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 화합물이 (메트)아크릴산인 경우, 상기 모액 중, 푸르푸랄의 질량 비율은, 본 발명의 효과가 현저해지는 관점에서, 0.01질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.05질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.1질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
상기 모액 중, 푸르푸랄의 질량 비율은, 2질량％ 이하인 것이 바람직하고, 1질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.5질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 공급하는 공정에 있어서, 결정을 포함하는 슬러리의 공급 속도는, 특별히 한정되지는 않지만, 공업적 규모의 액압식 세정 칼럼에 있어서는, 예를 들어 0.2×103 내지 4.0×105㎏/h이다.
상기 공급하는 공정에 있어서, 결정을 포함하는 슬러리의 공급 온도는, 상기 화합물의 융점 등에 따라 적절히 설정할 수 있지만, 예를 들어 0 내지 80℃의 범위 내에서 적절히 조정할 수 있다.
예를 들어 상기 화합물이 (메트)아크릴산인 경우는, 결정을 포함하는 슬러리의 공급 온도는, 5 내지 13℃인 것이 바람직하고, 6 내지 12℃인 것이 보다 바람직하다.
상기 결정을 포함하는 슬러리의 공급 온도는, 상기 액압식 세정 칼럼에 공급되기 직전의 결정을 포함하는 슬러리 중의 모액의 온도이다.
<융해하는 공정>
상기 융해하는 공정에 있어서, 액압식 세정 칼럼으로부터, 결정을 포함하는 순환 슬러리를 발출하고, 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해한다.
결정은, 액압식 세정 칼럼의 하부에 형성된 결정 바닥 유래이다. 결정의 발출에서는, 상술한, 액압식 세정 칼럼 내의 결정 바닥으로부터 결정을 발출하는 기구를 사용하여 행할 수 있다.
결정의 발출에서는, 통상, 순환액도 모두 발출되게 되고, 결정을 포함하는 순환 슬러리로서 발출되어, 융해하는 공정에 제공된다.
상기 순환액은, 액압식 세정 칼럼으로부터, 결정을 포함하는 순환 슬러리로서 발출되고, 그 후, 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액으로서, 그 일부가 액압식 세정 칼럼으로 반송됨으로써, 액압식 세정 칼럼 내를 통과하여 순환하는 것이고, 바꿔 말하면, 액압식 세정 칼럼 내를 통과하는 순환 경로를 흐르는 것이다. 또한, 본 명세서 중, 순환 경로를 흐르는 순환 슬러리 중의 액상 성분도 순환액이라고 한다.
여기서, 순환 슬러리란, 화합물의 결정과 순환액의 현탁액이고, 순환 경로를 흐르는 것이다.
예를 들어, 상기 액압식 세정 칼럼으로부터 발출된 결정을 포함하는 순환 슬러리 중, 결정의 질량 비율은, 0.5질량％ 이상인 것이 바람직하고, 1질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 3질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 5질량％ 이상인 것이 특히 바람직하다.
상기 결정의 질량 비율은, 40질량％ 이하인 것이 바람직하고, 30질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 20질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 10질량％ 이하인 것이 특히 바람직하다.
또한, 본 명세서 중, 상기 액압식 세정 칼럼으로부터 발출된 결정을 포함하는 순환 슬러리란, 액압식 세정 칼럼으로부터 발출된 직후의 결정을 포함하는 순환 슬러리를 말하고, 예를 들어 순환 슬러리의 발출구와 융해하는 설비를 접속하는 발출 라인(파이프) 내의, 결정을 포함하는 순환 슬러리를 말한다.
액압식 세정 칼럼으로부터 발출되는 결정을 포함하는 순환 슬러리의 발출 속도는, 특별히 한정되지는 않지만, 공업적 규모의 액압식 세정 칼럼에 있어서는, 예를 들어 2×103 내지 5×105㎏/h이다.
발출된 결정의 융해는, 가열기를 사용하여 행할 수 있다. 가열기로서는, 결정을 포함하는 슬러리에 효율적으로 열을 전달하는 구조, 예를 들어 수직 다관식 열교환기, 수평 다관식 열교환기, 이중관식 열교환기, 스파이럴 열교환기, 플레이트 열교환기, 사관식 열교환기, 전기 히터 등을 들 수 있다. 당해 가열기는, 멜트 루프 중에 마련되고, 순환 슬러리(융해 후에는 순환액)는 멜트 루프 중에 마련된 펌프에 의해 순환하는 강제 순환식인 것이 바람직하다.
상기 융해하는 공정에 있어서의 가열 온도는, 상기 화합물의 융점에 따라 적절히 설정하면 되지만, 예를 들어 10 내지 100℃의 범위 내에서 적절히 조정할 수 있다.
예를 들어 상기 화합물이 (메트)아크릴산인 경우는, 상기 융해하는 공정에 있어서의 가열 온도는, 15℃ 이상인 것이 바람직하고, 18℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 해당 가열 온도는, 50℃ 이하인 것이 바람직하고, 40℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
상기 융해하는 공정에 있어서의 가열 온도는, 해당 융해하는 설비에 열매를 공급하여 가열하는 경우는, 해당 열매의 공급 온도이다.
또한 상기 융해하는 공정(융해하는 설비) 출구의, 융해액을 포함하는 순환액의 온도를, 해당 융해하는 공정에 의해 얻어진 융해액을 포함하는 순환액(예를 들어, 열교환기 등을 통과하고, 그때 슬러리 중의 결정이 융해되어 얻어진 융해액을 포함하는 순환액)의 융점보다도, 1 내지 10℃ 높은 온도로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 융해하는 공정에 있어서의 융해 시간은, 결정이 충분 융해될 정도로 적절히 결정하면 된다.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 융해하는 공정은, 결정을 융해하는 설비를 사용하여 행하는 것이고, 해당 융해하는 설비에서의 순환 슬러리 또는 융해액을 포함하는 순환액의 선 속도가 0.05 내지 4m/s인 것이 바람직하다.
상기 선 속도는, 0.1m/s 이상인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 융해 장치에 있어서의 전열 성능이 더 우수한 것이 된다. 즉, 당해 선 속도가 클수록, 순환 슬러리 또는 융해액을 포함하는 순환액이 잘 혼합되어, 전열면이 갱신되는 결과, 전열이 촉진된다.
상기 선 속도는, 3m/s 이하인 것이 보다 바람직하고, 2m/s 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이에 의해, 당해 선 속도가 과대해지는 것에 의한, 융해하는 설비 내에서의 압력 손실의 증대를 방지할 수 있어, 안정된 운전이 가능해진다.
상기 선 속도는, 상기 융해하는 설비에서의 순환 슬러리 또는 융해액을 포함하는 순환액의 체적 유량을 유량계로 측정하고, 융해하는 설비의 순환 슬러리 또는 융해액을 포함하는 순환액이 흐르는 열교환부 단면적으로 나눔으로써 산출할 수 있다. 또한, 융해 설비 내에서 당해 선 속도가 변화되는 경우에는, 전열 면적의 비율에 따른 평균 선 속도로 생각하면 된다.
<반송하는 공정>
상기 반송하는 공정은, 상기 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송한다.
상기 순환액은, 상기 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함한다. 즉, 발출한 순환 슬러리 중의 결정이 융해되어 융해액이 됨으로써, 현탁되어 있는 순환 슬러리가 현탁되어 있지 않은 순환액이 된 것이다.
상기 융해하는 공정에서 얻어진 융해액은, 액압식 세정 칼럼으로부터 발출된 순환 슬러리에 포함되는 결정이 융해하는 공정에서 융해하여 얻어진 액을 말하고, 순환 슬러리에 포함되는 순환액(액상 성분)이었던 것을 포함하지 않는다.
상기 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송함으로써, 반송한 순환액의 일부는 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 세정하는 세정액이 된다.
상기 세정액이란, 액압식 세정 칼럼으로 반송되는 순환액의 일부이며, 액압식 세정 칼럼으로 반송된 후, 액압식 세정 칼럼의 발출구로부터 발출되어 순환 경로를 재순환하지 않고, 예를 들어 액압식 세정 칼럼의 결정 바닥의 결정의 간극을 통해, 결정의 이동 방향에 대하여 향류가 되도록(바람직하게는 상향으로) 흘러, 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 세정하는 것을 말한다.
상기 반송하는 공정에 있어서, 상기 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 경우, 결정(바닥)의 이동 방향에 대하여 향류가 되도록 반송하는 것이 바람직하고, 세정액과 결정의 밀도에 따라, 적절히 결정하면 된다. 예를 들어, 결정의 밀도가 모액의 밀도보다 큰 경우는, 순환액은 상향으로 반송하는 것이 바람직하다. 여기서 상향이란, 실질적으로 수평면에 대하여 수직 상향인 것이 바람직하다. 이에 의해, 결정을 효율적으로 세정할 수 있다.
상기 반송하는 공정에 있어서의 반송 비율은, 특별히 한정되지는 않지만, 1질량％ 이상, 80질량％ 이하인 것이 바람직하다. 여기서 말하는 반송 비율이란, 융해액 100질량％에 대한, 결정을 세정하는 세정액의 질량 비율을 말한다. 또한, 융해액은 순환액에 포함되는 것이 되므로, 융해액으로서 분리할 수 있는 것은 아니다.
바꿔 말하면, 상기 반송하는 공정은, 액압식 세정 칼럼으로 반송한 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송하고, 해당 반송하는 공정에서 반송하는 순환액 중, 해당 융해액 100질량％에 대하여 1질량％ 이상 80질량％ 이하에 상당하는 양이 결정을 세정하는 세정액이 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 세정액은, 상술한 바와 같이, 액압식 세정 칼럼으로 반송된 후, 순환 경로를 재순환하지 않고, 순환 경로를 흐르는 순환액으로부터 제외되는 것이다. 제품도, 상기 순환 경로를 흐르는 순환액으로부터 발출되어 제외된다. 한편, 액압식 세정 칼럼으로부터, 결정이 발출되어, 순환 경로를 흐르는 순환액에 도입된다. 순환 경로로부터 제외되는 만큼과 순환 경로에 도입되는 만큼은 연속 운전 중에는 균형을 이루고 있고, 상기 세정액의 양과, 발출되는 제품의 양의 합은, 액압식 세정 칼럼으로부터 발출되는 결정의 양, 즉 융해하는 공정에서 얻어지는 융해액의 양과 동등하다. 이것으로부터, 상기 세정액의 양은, 발출한 결정의 융해액의 양으로부터 제품의 발출량을 뺀 양이기도 하다.
상기 반송하는 공정에 있어서의 반송 비율은, 융해하는 공정에 공급한 결정량을, 액압식 세정 칼럼에 공급한 슬러리 유량과, 샘플링, 밀도 계측, 모액의 응고점 등으로부터 구해지는 슬러리 농도로부터 환산하고, 제품으로서 발출하는 순환액의 유량을 유량계측 설비에서 측정함으로써, 혹은 액압식 세정 칼럼에 공급되는 슬러리(이하, 공급 슬러리라고도 한다.)의 모액, 발출한 모액, 발출한 제품 중의 불순물 농도로부터 구할 수 있다.
또한, 상기 반송하는 공정에 수반하여, 제품이 발출되는 제품 발출 속도는, 공업적 규모의 액압식 세정 칼럼에 있어서는, 5㎏/h 내지 4.0×104㎏/h이다.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 액압식 세정 칼럼은, 그 외벽면이 열매 등에 의해 가열되어 있어도 되고, 그 가열에 사용하는 열매의 온도로서는 취급하는 물질, 즉 목적으로 하는 화합물에 의해 적절히 설정하면 된다.
상기 열매로서는, 임의의 액체 또는 기체를 사용할 수 있고, 예를 들어 물, 부동액, 메탄올수(메탄올 수용액), 가스 등을 들 수 있다. 상기 열매는, 정제하는 화합물의 응고점 등을 가미하여 적절히 선택하면 된다.
상기 액압식 세정 칼럼의 외벽면이 가열되어 있음으로써, 동결을 방지할 수 있어, 상기 화합물을 더 안정적으로 제조할 수 있다.
상기 가열은, 열매 등에 의해 상기 액압식 세정 칼럼의 일부를 가열하여 행하는 것이어도 되지만, 상기 액압식 세정 칼럼의 실질적으로 전체를 가열하여 행하는 것(재킷식)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 액압식 세정 칼럼 내는, 기본적으로 가압 하(바람직하게는 0.05 내지 1.0㎫의 범위 내)에서 운전된다.
<모액을 발출하는 공정>
본 발명의 제조 방법은, 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를, 필터를 사용하여 여과하고, 해당 필터에 접속되는 파이프를 사용하여 모액을 발출하는 공정을 포함한다. 또한, 상기 모액을 발출하는 공정에서는, 상기 세정액의 일부도 모액과 함께 발출된다. 그 때문에, 발출한 모액은 상기 세정액의 일부를 포함한다.
발출한 모액은, 리사이클하여 재이용할 수 있다. 발출한 모액을, 예를 들어 액압식 세정 칼럼에 공급하는 결정을 포함하는 슬러리의 적어도 일부로서 재이용함으로써, 상기 화합물의 품질을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 모액보다도 결정의 밀도가 큰 경우, 공급하는 공정에서 공급되는 슬러리 중의 모액은, 상부로부터 하향으로 흘러, 하부로부터 상향으로 흐르는 세정액과 부딪쳐 되밀려, 필터를 통해 발출된다.
상기 필터는, 그 재질에 특별히 한정은 없고, 예를 들어 스테인리스 등의 금속으로 구성되는 것, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 등의 수지로 구성되는 것으로 할 수 있고, 후자가 바람직하다. 또한, 상기 파이프는, 그 재질에 특별히 한정은 없고, 금속 또는 합금으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 모액을 발출하는 공정에 있어서 발출한 모액은, 통상, 상기 화합물을 포함한다. 상기 모액으로서는, 상기 화합물이 융해된 액, 상기 화합물의 수용액 등을 들 수 있다. 또한, 상기 모액은, 통상, 상기 화합물, 물 이외의 불순물을 포함하는 것이다.
또한, 상기 모액을 발출하는 공정에 있어서 발출한 모액이란, 상기 모액을 발출하는 공정에 있어서의 필터를 통과한 직후의 모액을 말한다.
상기 모액을 발출하는 공정은, 펌프 등을 사용하여 적절히 행할 수 있다.
<혼합하는 공정>
본 발명의 제조 방법은, 상기 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 상기 액압식 세정 칼럼으로 반송하지 않고, 상기 액압식 세정 칼럼으로부터 발출한 순환 슬러리와 혼합하는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
바꿔 말하면, 본 발명의 제조 방법은, 상기 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 상기 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 공정 및 해당 순환액의 다른 일부를 상기 액압식 세정 칼럼으로 반송하지 않고, 상기 액압식 세정 칼럼으로부터 발출한 순환 슬러리와 융해하는 공정 전에 혼합하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 반송하는 공정에서 액압식 세정 칼럼으로 반송되는 순환액과, 상기 혼합하는 공정에서 순환 슬러리와 혼합되는 순환액의 질량비는, 1:0.01 내지 1:4인 것이 바람직하다.
상기 질량비는, 1:0.1 내지 1:3인 것이 보다 바람직하고, 1:0.3 내지 1:2인 것이 더욱 바람직하다.
상기한 질량비는, 예를 들어 상기 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액에 있어서, 바이패스 라인의 유량 및 액압식 세정 칼럼으로 반송되는 유량을 각각 유량계 등으로 직접 측정함으로써 구할 수 있다. 바이패스 라인의 유량은, 순환 슬러리와 혼합하기 직전의 바이패스액의 유량을 가리키고, 액압식 세정 칼럼으로 반송되는 유량이란, 액압식 세정 칼럼으로 반송되기 직전의 순환액의 유량을 가리킨다.
<결정을 포함하는 슬러리를 얻는 공정>
본 발명의 제조 방법은, 화합물 함유 용액으로부터 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를 얻는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
화합물 함유 용액은, 화성기에 의해 얻어진 반응 생성물인 화합물의 가스를, 예를 들어 흡수탑에서 포집하여 얻을 수 있고, 또한 포집하여 얻어진 것을 정제한 조제 화합물도 화합물 함유 용액에 포함된다. 화합물 함유 용액은, 스스로 합성하여 얻은 것에 한정되지 않고, 다른 곳으로부터 조달된 것이어도 된다.
화합물 함유 용액에 대하여, 예를 들어 냉각을 행하여, 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를 얻을 수 있다.
상기 화합물 함유 용액은, 상기 화합물, 물 이외의 불순물을 포함하는 것이다.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 화합물 함유 용액은, (메트)아크릴산 수용액 또는 조 (메트)아크릴산 용액인 것이 바람직하다.
(메트)아크릴산 수용액은, (메트)아크릴산이 물에 용해된 용액을 말한다. 조 (메트)아크릴산 용액은, (메트)아크릴산을 포함하는 용액이며, (메트)아크릴산 제조 시의 부생성물 등의 불순물을 포함하는 것을 말한다.
또한, 상기 불순물로서는, 예를 들어 프로피온산, 아세트산, 말레산, 벤조산, 아크릴산다이머 등의 산류, 아크롤레인, 푸르푸랄, 포름알데히드, 글리옥살 등의 알데히드류, 아세톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 프로토아네모닌 등을 들 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 의해, 화합물 함유 용액에 포함되는 불순물을 충분히 제거할 수 있다.
<화합물 함유 용액을 얻는 공정>
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 제조 방법은, 원료로부터 화합물 함유 용액을 얻는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 화합물 함유 용액을 얻는 공정에 대해서는, 화합물 함유 용액이 얻어지는 한 특별히 한정되지는 않지만, 상기 화합물이 (메트)아크릴산인 경우, 예를 들어 일본 특허 공개 제2007-182437호 공보(특허문헌 1)에 기재된 아크릴산의 합성 공정, 아크릴산의 포집 공정 등에 더 적합하게 행할 수 있다.
본 발명의 화합물의 제조 방법에 있어서, 상기 원료는, 프로판, 프로필렌, 아크롤레인, 이소부텐, 메타크롤레인, 아세트산, 락트산, 이소프로판올, 1,3-프로판디올, 글리세롤 및 3-히드록시프로피온산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고, 상기 화합물 함유 용액은, (메트)아크릴산 수용액 또는 조 (메트)아크릴산 용액인 것이 바람직하다. 또한 상기 (메트)아크릴산 및/또는 원료는, 재생 가능한 원료로부터 유도되어, 바이오 베이스의 (메트)아크릴산을 생성해도 된다.
또한, 상기 화합물 함유 용액을 얻는 공정에서는, 기본적으로, 부생성물 등의 불순물이 발생한다. 예를 들어, 상기 화합물이 (메트)아크릴산인 경우, 물이나 프로피온산, 아세트산, 말레산, 벤조산, 아크릴산다이머 등의 산류, 아크롤레인, 푸르푸랄, 포름알데히드, 글리옥살 등의 알데히드류, 아세톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 프로토아네모닌 등이 불순물로서 발생하지만, 본 발명의 제조 방법에 관한 액압식 세정 칼럼에 의한 정제 등에 의해, 불순물의 분리 효율을 우수한 것으로 하여, 제품을 효율적으로 얻을 수 있다.
(화합물의 정제 방법)
본 발명은 또한, 화합물의 정제 방법으로서, 해당 정제 방법은, 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를, 액압식 세정 칼럼에 공급하는 공정, 해당 액압식 세정 칼럼으로부터, 결정을 포함하는 순환 슬러리를 발출하고, 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 공정, 해당 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 공정 및 해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를, 필터를 사용하여 여과하고, 해당 필터에 접속되는 파이프를 사용하여 모액을 발출하는 공정을 포함하고, 해당 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 이상인 화합물의 정제 방법이기도 하다.
본 발명은 또한, 화합물의 정제 방법으로서, 해당 정제 방법은, 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를, 액압식 세정 칼럼에 공급하는 공정, 해당 액압식 세정 칼럼으로부터, 결정을 포함하는 순환 슬러리를 발출하고, 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 공정, 해당 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 공정 및 해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를, 필터를 사용하여 여과하고, 해당 필터에 접속되는 파이프를 사용하여 모액을 발출하는 공정을 포함하고, 해당 액압식 세정 칼럼에 있어서의 해당 필터보다 하측에서의 결정 바닥의 공간 속도(1/h)가 1 이상 20 이하인 화합물의 정제 방법이기도 하다.
본 발명의 화합물의 정제 방법에 있어서, 단위 시간당 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리에 있어서의, 결정 중량에 대한 모액 중량의 비율이 1 이상 99 이하인 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 정제 방법은, 상기 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 상기 액압식 세정 칼럼으로 반송하지 않고, 상기 액압식 세정 칼럼으로부터 발출한 순환 슬러리와 혼합하는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
바꿔 말하면, 본 발명의 정제 방법은, 상기 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 상기 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 공정 및 해당 순환액의 다른 일부를 상기 액압식 세정 칼럼으로 반송하지 않고, 상기 액압식 세정 칼럼으로부터 발출한 순환 슬러리와 융해하는 공정 전에 혼합하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 정제 방법에 의해, 결정을 포함하는 슬러리를 효율적으로 정제할 수 있다.
본 발명의 정제 방법에 있어서의 바람직한 형태는, 상술한 본 발명의 제조 방법에 있어서의 바람직한 형태와 마찬가지이다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기의 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 전술·후술하는 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하고, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
또한, 이하 설명이 없는 경우, 「％」는 「질량％」를, 「부」는 「질량부」를 각각 나타내는 것으로 한다.
<결정 바닥의 공간 속도의 측정>
결정 바닥의 진행 속도를 눈으로 보아 확인, 계측하여, 상기 식 (1)로부터 산출했다.
(가스 크로마토그래피·액체 크로마토그래피의 측정 기기)
가스 크로마토그래피: 시마즈 세이사쿠쇼사제 GC-2014
액체 크로마토그래피: 시마즈 세이사쿠쇼사제 LC-20AD HPLC 유닛
을 사용하여, 아세트산, 푸르푸랄의 측정을 행하였다.
(아크릴산 수용액의 입수 방법)
국제 공개 제2010/032665호에 기재된 방법에 따라, 프로필렌을 접촉 기상 산화하여 아크릴산 함유 가스를 얻고, 얻어진 아크릴산 함유 가스를 흡수탑에서 처리함으로써, 아크릴산 수용액을 얻었다.
(공급 슬러리의 입수 방법)
용량 5L, 전열 면적 0.14㎡의 정석조에, 아크릴산 수용액을 공급했다. 정석조의 주위벽에 구비된 재킷에 냉매를 공급하여, 간접적으로 냉각함으로써, 정석조의 내면에 부착된 결정을, 정석조의 내부에 구비된 스크레이퍼로 긁어내어, 결정을 포함하는 슬러리(공급 슬러리)를 조정했다.
공급 슬러리의 모액 중의 농도는, 아크릴산이 94질량％, 아세트산이 1.5질량％, 푸르푸랄이 1500ppm이었다.
〔실시예 1 내지 3, 비교예 1, 2〕
(정제 장치)
정제 장치로서, 이하의 설비를 포함하여 구성되는, 필터(2) 및 모액 발출 파이프(3)의 개수가 다른 것 이외는 도 1에서 나타낸 정제 장치와 마찬가지의 정제 장치를 사용했다.
액압식 세정 칼럼(1): 내경 40㎜, 높이 3000㎜
필터(2): 내경 10㎜, 길이(높이) 50㎜, 개수 1개, 필터부 구조: 250㎛ 직경의 원형 구멍
필터(2)에 접속되는 모액을 발출하는 파이프(3): 내경 10㎜, 개수 1개
액압식 세정 칼럼(1) 내로의 순환액 반송: 반송구(25)에 의한, 칼럼 저부로부터의 상향 반송
융해하는 설비(22): 사관식 열교환기
필터 하단으로부터 칼럼 저면까지의 거리(31): 1000㎜
필터보다 하측의 결정 바닥의 공간 속도: 6(1/h)
발출구(20)로부터 반송구(25)의 라인은 물재킷에 의해 가온했다.
(정제 장치의 운전 방법)
이하와 같이 정제 장치의 운전을 행하였다.
준비한 상기 액압식 세정 칼럼에, 아크릴산의 결정을 포함하는 슬러리(공급 슬러리)를, 슬러리 농도(결정 농도) 10질량％, 슬러리 온도 9℃, 결정 공급량 8.4㎏/h의 조건에서 공급했다.
액압식 세정 칼럼의 외부를 25℃로 유지했다.
액압식 세정 칼럼(1)의 발출구(20)로부터 결정을 순환액과 함께 발출하고, 순환 슬러리로서, 유량 84㎏/h로 융해하는 설비인 사관식 열교환기로 이송했다. 사관식 열교환기에서의 순환 슬러리 또는 융해액을 포함하는 순환액의 선 속도는 0.07m/s였다.
사관식 열교환기 출구에 있어서의 순환액의 온도가 18℃가 되도록, 사관식 열교환기에 공급하는 물의 온도를 조정한바, 설정 온도는 35℃였다.
상기 순환액의 일부를 제품으로서 제품 발출 라인(23)으로부터 5.9㎏/h로 발출하면서, 나머지의 순환액을 액압식 세정 칼럼으로 반송했다.
(불순물의 측정)
제품 샘플액을 고속 액체 크로마토그래피 및 가스 크로마토그래피를 사용하여, 제품 중의 불순물로서 아세트산 및 푸르푸랄의 농도를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<실시예 1>
상술한 정제 장치 및 그 운전 방법으로 제품으로서의 아크릴산을 얻었다. 제품 중의 아세트산 및 푸르푸랄의 농도를 표 1에 나타낸다.
<실시예 2, 비교예 1>
필터 하단으로부터 칼럼 저면까지의 거리 및 필터보다 하측의 결정 바닥의 공간 속도를 표 1에 기재된 바와 같이 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 제품으로서의 아크릴산을 얻었다. 제품 중의 아세트산 및 푸르푸랄의 농도를 표 1에 나타낸다.
<실시예 3, 비교예 2>
필터 하단으로부터 칼럼 저면까지의 거리 및 필터보다 하측의 결정 바닥의 공간 속도를 표 1에 기재된 바와 같이 변경하고, 상기 액압식 세정 칼럼에 공급한 아크릴산의 결정을 포함하는 슬러리를, 결정 농도 25％로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 제품으로서의 아크릴산을 얻었다. 제품 중의 아세트산 및 푸르푸랄의 농도를 표 1에 나타낸다.
상기 표 1의 실시예 1 내지 3, 비교예 1, 2의 결과로부터, 화합물의 제조 방법이, 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를, 액압식 세정 칼럼에 공급하는 공정, 해당 액압식 세정 칼럼으로부터, 결정을 포함하는 순환 슬러리를 발출하고, 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 공정, 해당 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 공정 및 해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를, 필터를 사용하여 여과하고, 해당 필터에 접속되는 파이프를 사용하여 모액을 발출하는 공정을 포함하고, 해당 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 이상인 점에서, 불순물의 분리 효율이 우수하여, 제품을 효율적으로 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.
상기 필터의 하단으로부터, 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 이상인 것에 의해, 액압식 세정 칼럼 내에 있어서의 필터보다 하측에서의 결정 바닥의 공간 속도가 적절하게 억제된 것이 되고, 바꿔 말하면, 필터보다 하측에서의 결정 바닥의 체류 시간이 충분히 긴 것이 되어, 불순물의 분리 효율이 우수하다고 생각된다.
따라서, 본 발명의 정제 장치를 스케일업해도, 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 이상인 한, 본 발명의 고품질의 제품을 얻을 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
<실시예 4>
상기 액압식 세정 칼럼에 공급하는 결정 공급량을 4.2㎏/h, 제품 발출 유량을 2.9㎏/h, 필터 하단으로부터 칼럼 저면까지의 거리를 500㎜로 변경한 것 이외는 실시예 1을 마찬가지로 제품으로서의 아크릴산을 얻었다. 제품 중의 아세트산 및 푸르푸랄의 농도를 표 1에 나타낸다.
실시예 4의 결과로부터, 필터의 하단으로부터, 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 미만이라도, 액압식 세정 칼럼 내에 있어서의 필터보다 하측에서의 결정 바닥의 공간 속도를 적당한 것으로 함으로써, 불순물의 분리 효율이 우수하여, 제품을 효율적으로 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.
<실시예 5>
실시예 1에서 사용한 정제 장치에 있어서, 발출 라인과 반송 라인을 접속하는 바이패스 라인을 마련한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 조건에서 운전을 행하였다. 즉, 이하의 설비를 포함하여 구성되는, 필터(102) 및 모액 발출 파이프(103)의 개수가 다르고, 바이패스 라인에 밸브(V)를 마련하고 있지 않은 것 이외는, 도 2에서 나타낸 정제 장치와 마찬가지의 정제 장치를 사용하여, 실시예 1과 동일 조건에서 운전을 행하였다.
액압식 세정 칼럼(101): 내경 40㎜, 높이 3000㎜
필터(102): 내경 10㎜, 길이(높이) 50㎜, 개수 1개, 필터부 구조: 250㎛ 직경의 원형 구멍
필터(102)에 접속되는 모액을 발출하는 파이프(103): 내경 10㎜, 개수 1개
액압식 세정 칼럼(101) 내로의 순환액 반송: 반송구(125)에 의한, 칼럼 저부로부터의 상향 반송
융해하는 설비(122): 사관식 열교환기
필터 하단으로부터 칼럼 저면까지의 거리(131): 1000㎜
필터보다 하측의 결정 바닥의 공간 속도: 6(1/h)
바이패스 라인(126)의 유량, 사관식 열교환기를 유통하는 순환 슬러리 또는 융해액을 포함하는 순환액의 유량 및 선 속도는, 이하의 조건에서 운전했다.
· 바이패스 라인(126)의 유량: 84㎏/h
· 사관식 열교환기를 유통하는 순환 슬러리 또는 융해액을 포함하는 순환액의 유량: 168㎏/h
· 사관식 열교환기를 유통하는 순환 슬러리 또는 융해액을 포함하는 순환액의 선 속도: 0.14m/s
실시예 1과 마찬가지로, 사관식 열교환기 출구에 있어서의 순환액의 온도가 18℃가 되도록, 사관식 열교환기에 공급하는 물의 온도를 조정한바, 설정 온도는 32℃였다.
바이패스 라인(126)을 마련함으로써, 사관식 열교환기에서의 열교환 효율이 양호해져, 더 낮은 설정 온도에서 순환 슬러리 중의 결정을 융해할 수 있는 것을 알 수 있었다.
(메트)아크릴산과 같은 중합 용이성 물질을 취급하는 데 있어서는, 융해하는 설비의 설정 온도를 저하시킬 수 있는 점에서 더 중합을 억제할 수 있어, 안정된 운전이 가능해지고, 나아가서는 제품을 더 효율적으로 제조할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 제품으로서 얻어진 아크릴산 중의 아세트산 및 푸르푸랄의 농도는 실시예 1과 동등했다.
1, 101: 액압식 세정 칼럼
2, 102: 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를 여과하는 필터
3, 103: 필터에 접속되는, 모액을 발출하는 파이프
4, 104: 결정을 포함하는 슬러리를 액압식 세정 칼럼에 공급하는 파이프
11, 111: (결정을 포함하는 슬러리를 액압식 세정 칼럼에 공급하는) 공급 라인
11a, 111a: 결정을 포함하는 슬러리
12, 112: 모액
20, 120: 순환 슬러리의 발출구
21, 121: 순환 슬러리의 발출구와 융해하는 설비를 접속하는 발출 라인
22, 122: 융해하는 설비
23, 123: (제품 발출구에 접속되는) 제품 발출 라인
23a, 123a: (정제된) 제품
24, 124: (융해하는 설비와 상기 반송구를 접속하는) 반송 라인
121a: 순환 슬러리의 발출구와, 발출 라인과 바이패스 라인이 합류하는 합류점을 접속하는 부분
121b: 발출 라인과 바이패스 라인이 합류하는 합류점과, 융해하는 설비를 접속하는 부분
124a: 융해하는 설비와, 반송 라인으로부터 바이패스 라인이 분기되는 분기점을 접속하는 부분
124b: 반송 라인으로부터 바이패스 라인이 분기되는 분기점과, 반송구를 접속하는 부분
25, 125: (발출한 결정의 융해액을 포함하는 순환액의) 반송구
31, 131: 필터 하단으로부터 칼럼 저면까지의 거리
126: 바이패스 라인
P: 펌프
V: 밸브
2, 102: 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를 여과하는 필터
3, 103: 필터에 접속되는, 모액을 발출하는 파이프
4, 104: 결정을 포함하는 슬러리를 액압식 세정 칼럼에 공급하는 파이프
11, 111: (결정을 포함하는 슬러리를 액압식 세정 칼럼에 공급하는) 공급 라인
11a, 111a: 결정을 포함하는 슬러리
12, 112: 모액
20, 120: 순환 슬러리의 발출구
21, 121: 순환 슬러리의 발출구와 융해하는 설비를 접속하는 발출 라인
22, 122: 융해하는 설비
23, 123: (제품 발출구에 접속되는) 제품 발출 라인
23a, 123a: (정제된) 제품
24, 124: (융해하는 설비와 상기 반송구를 접속하는) 반송 라인
121a: 순환 슬러리의 발출구와, 발출 라인과 바이패스 라인이 합류하는 합류점을 접속하는 부분
121b: 발출 라인과 바이패스 라인이 합류하는 합류점과, 융해하는 설비를 접속하는 부분
124a: 융해하는 설비와, 반송 라인으로부터 바이패스 라인이 분기되는 분기점을 접속하는 부분
124b: 반송 라인으로부터 바이패스 라인이 분기되는 분기점과, 반송구를 접속하는 부분
25, 125: (발출한 결정의 융해액을 포함하는 순환액의) 반송구
31, 131: 필터 하단으로부터 칼럼 저면까지의 거리
126: 바이패스 라인
P: 펌프
V: 밸브
Claims (15)
- 결정을 정제하는 정제 장치로서,
해당 정제 장치는, 결정을 포함하는 순환 슬러리의 발출구 및 발출한 결정의 융해액을 포함하는 순환액의 반송구가 마련된 액압식 세정 칼럼,
결정을 포함하는 슬러리를 액압식 세정 칼럼에 공급하는 파이프,
해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를 여과하는 필터,
해당 필터에 접속되는, 모액을 발출하는 파이프 및
해당 발출구로부터 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 설비를 포함하여 구성되고,
해당 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 이상인
것을 특징으로 하는 정제 장치. - 제1항에 있어서, 상기 필터의 하단으로부터, 상기 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 10000㎜ 이하인
것을 특징으로 하는 정제 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 정제 장치는, 상기 발출구와 상기 융해하는 설비를 접속하는 발출 라인,
해당 융해하는 설비와 상기 반송구를 접속하는 반송 라인 및
해당 발출 라인과, 해당 반송 라인을 접속하는 바이패스 라인을 더 포함하는
것을 특징으로 하는 정제 장치. - 화합물의 제조 방법으로서,
해당 제조 방법은, 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를, 액압식 세정 칼럼에 공급하는 공정,
해당 액압식 세정 칼럼으로부터, 결정을 포함하는 순환 슬러리를 발출하고, 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 공정,
해당 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 공정 및
해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를, 필터를 사용하여 여과하고, 해당 필터에 접속되는 파이프를 사용하여 모액을 발출하는 공정을 포함하고,
해당 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 이상인
것을 특징으로 하는 화합물의 제조 방법. - 화합물의 제조 방법으로서,
해당 제조 방법은, 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를, 액압식 세정 칼럼에 공급하는 공정,
해당 액압식 세정 칼럼으로부터, 결정을 포함하는 순환 슬러리를 발출하고, 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 공정,
해당 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 공정 및
해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를, 필터를 사용하여 여과하고, 해당 필터에 접속되는 파이프를 사용하여 모액을 발출하는 공정을 포함하고,
해당 액압식 세정 칼럼에 있어서의 해당 필터보다 하측에서의 결정 바닥의 공간 속도(1/h)가 1 이상 20 이하인
것을 특징으로 하는 화합물의 제조 방법. - 제4항 또는 제5항에 있어서, 단위 시간당 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리에 있어서의, 결정 중량에 대한 모액 중량의 비율이 1 이상 99 이하인 것을 특징으로 하는 화합물의 제조 방법.
- 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제조 방법은, 상기 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 상기 액압식 세정 칼럼으로 반송하지 않고, 상기 액압식 세정 칼럼으로부터 발출한 순환 슬러리와 혼합하는 공정을 더 포함하는
것을 특징으로 하는 화합물의 제조 방법. - 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제조 방법은, 화합물 함유 용액으로부터 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를 얻는 공정을 더 포함하는
것을 특징으로 하는 화합물의 제조 방법. - 제8항에 있어서, 상기 화합물 함유 용액은, (메트)아크릴산 수용액 또는 조 (메트)아크릴산 용액인
것을 특징으로 하는 화합물의 제조 방법. - 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제조 방법은, 원료로부터 화합물 함유 용액을 얻는 공정을 더 포함하는
것을 특징으로 하는 화합물의 제조 방법. - 제10항에 있어서, 상기 원료는, 프로판, 프로필렌, 아크롤레인, 이소부텐, 메타크롤레인, 아세트산, 락트산, 이소프로판올, 1,3-프로판디올, 글리세롤 및 3-히드록시프로피온산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
상기 화합물 함유 용액은, (메트)아크릴산 수용액 또는 조 (메트)아크릴산 용액인 것을 특징으로 하는 화합물의 제조 방법. - 화합물의 정제 방법으로서,
해당 정제 방법은, 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를, 액압식 세정 칼럼에 공급하는 공정,
해당 액압식 세정 칼럼으로부터, 결정을 포함하는 순환 슬러리를 발출하고, 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 공정,
해당 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 공정 및
해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를, 필터를 사용하여 여과하고, 해당 필터에 접속되는 파이프를 사용하여 모액을 발출하는 공정을 포함하고,
해당 필터의 하단으로부터, 해당 액압식 세정 칼럼 내의 저면의 평균 높이까지의 거리가 1000㎜ 이상인
것을 특징으로 하는 화합물의 정제 방법. - 화합물의 정제 방법으로서,
해당 정제 방법은, 화합물의 결정을 포함하는 슬러리를, 액압식 세정 칼럼에 공급하는 공정,
해당 액압식 세정 칼럼으로부터, 결정을 포함하는 순환 슬러리를 발출하고, 발출한 순환 슬러리에 포함되는 결정을 융해하는 공정,
해당 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 액압식 세정 칼럼으로 반송하는 공정 및
해당 액압식 세정 칼럼 내의 결정을 포함하는 슬러리를, 필터를 사용하여 여과하고, 해당 필터에 접속되는 파이프를 사용하여 모액을 발출하는 공정을 포함하고,
해당 액압식 세정 칼럼에 있어서의 해당 필터보다 하측에서의 결정 바닥의 공간 속도(1/h)가 1 이상 20 이하인
것을 특징으로 하는 화합물의 정제 방법. - 제12항 또는 제13항에 있어서, 단위 시간당 액압식 세정 칼럼에 공급되는 결정을 포함하는 슬러리에 있어서의, 결정 중량에 대한 모액 중량의 비율이 1 이상 99 이하인 것을 특징으로 하는 화합물의 정제 방법.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정제 방법은, 상기 융해하는 공정에서 얻어진 융해액을 포함하는 순환액의 일부를 상기 액압식 세정 칼럼으로 반송하지 않고, 상기 액압식 세정 칼럼으로부터 발출한 순환 슬러리와 혼합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물의 정제 방법.
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